Накратко

Намаляването на цикъла при пресоване под налягане е ключова стратегия за намаляване на производствените разходи и увеличаване на производствения капацитет. Най-ефективните методи включват оптимизиране на основни параметри на процеса като скорост на инжектиране, системи за охлаждане и автоматизирано обработване на части. Успехът зависи от баланса между по-бързи цикли и строг контрол на качеството, за да се предотвратят дефекти и натоварване на оборудването, осигурявайки че печалбата от ефективността не се губи поради по-високи проценти на скрап.

Бизнес случаят: Защо оптимизирането на цикъла на пресоване в матрица е от съществено значение

В силно конкурентния производствен сектор ефективността е от първостепенно значение. Цикълът на пресоване в матрица — общата продължителност за производство на един компонент, от затваряне на формата до изхвърлянето му — е ключов показател за производителността. По-късият и оптимизиран цикъл директно води до значителни финансови и оперативни предимства. Чрез намаляване на времето, необходимо за всеки отлив, производственото предприятие може да увеличи обема си на производство, да изпълнява повече поръчки със същото оборудване и да подобри общата си конкурентоспособност на пазара.

Цикълът се състои от няколко ключови етапа: затваряне на формата, инжектиране на разтопения метал, поддържане на налягане, охлаждане и накрая отваряне на формата и изхвърляне на детайла. Според експерти в индустрията целият този процес обикновено отнема между 20 секунди и една минута. Дори малки намаления в този период могат да доведат до значителни резултати. Например, както е посочено в анализ на Sunrise Metal , намаляването на цикъла от 30 секунди до 25 секунди позволява на една машина да произведе допълнителни 192 части за осмичасова смяна. Това увеличение на пропускателната способност не само намалява разходите за част, но също така подобрява ключови показатели за представяне като Обща ефективност на оборудването (OEE) и Доставка навреме и изцяло (OTIF).

Оптимизирането на тези процеси е част от по-широката индустриална тенденция към по-голяма ефективност и прецизност в обработката на метали. Например, лидери в сродни области, като Shaoyi (Ningbo) Metal Technology, прилагат подобни принципи за контрол на процесите и инженерно майсторство, за да произвеждат високоефективни автомобилни ковани части , демонстрирайки споделено ангажиране към иновациите в производството. В крайна сметка целта е да се създаде стабилна, повтаряща се и изключително ефективна производствена система, която максимизира изхода, без да компрометира качеството, осигурявайки по-силна позиция в глобалната верига за доставки.

Основни стратегии за намаляване на цикъла: Оптимизация на параметрите на процеса

Най-директният начин за съкращаване на цикъла при преципитационно леене е чрез прецизно настройване на параметрите на процеса на машината. Тези променливи контролират скоростта и последователността на леярската операция и предлагат значителни възможности за оптимизация. Основните области за фокусиране включват процеса на инжектиране, смазването и извличането на детайлите, където автоматизацията и интелигентният контрол могат да спестят критични секунди във всеки цикъл.

Един мощен метод е използването на функция за предварително пълнене по време на фазата на инжектиране. Както обяснява Bruschitech , функцията за предварително пълнене може да се използва, за да се осъществи първата фаза на инжектиране едновременно с затварянето на формата. Това превръща първоначалното движение на буталото от независима, последователна стъпка в зависима дейност, като спестява време при всеки цикъл. Тази изглеждаща дребна корекция може да спести ценни секунди при производството на всяка отделна част.

Автоматизацията има трансформираща роля, особено при смазването и изваждането на детайли. Ръчното взимане на детайли може да отнема между 5 и 12 секунди, което е значителна част от целия цикъл. В сравнение с това, роботизираната ръка може да извърши същата задача за около 1,5 секунди. Освен това съвременните роботи могат да бъдат програмирани да нанасят агента за отделяне на формата (смазка), докато едновременно обработват детайла, като по този начин обединяват две стъпки в една и допълнително опростяват процеса. Това не само ускорява цикъла, но и подобрява последователността и намалява риска от човешка грешка.

За да приложат тези стратегии ефективно, операторите и инженерите трябва да вземат предвид следните практически стъпки:

• Внедряване на функция за първоначално пълнене ако машината за прецението поддържа тази възможност, за да се припокрие първоначалната фаза на инжектиране с затварянето на формата.
• Автоматизиране на изваждането на детайли чрез използване на роботика, за значително намаляване на времето за взимане и подобряване на повтаряемостта.
• Оптимизиране на траекториите на робота чрез анализ на движенията, за да се елиминират всички ненужни или неефективни пътища.
• Интегриране на автоматизирано смазване с фиксирани дюзи или роботизирани пръскачи, за да се осигури последователно нанасяне за възможно най-кратко време.
• Настройка на скоростите за отваряне и затваряне на формата да бъдат възможно най-бързи, без да причиняват прекомерно износване или повреда на компонентите на формата.

Напреднало топлинно управление: Ключът към по-бързо охлаждане

В цикъла на прецението, фазата на охлаждане често е най-дългата и предоставя най-голямата възможност за намаляване на времето. Този етап, при който разтопеният метал се затвърдява във формата, може да отнема повече от половината от целия процес. Следователно оптимизирането на топлинното управление — ефективното отвеждане на топлината от отливката — е ключов фактор за повишаване на производителността.

Основният метод за контролиране на температурата на формата е система за терморегулация, която циркулира течност, обикновено вода или масло, през канали в матрицата. Като се понижи температурата на тази течност или се увеличи скоростта ѝ на поток, топлината може да се отвежда по-бързо от отливката, което ускорява затварянето. Въпреки това, традиционните охлаждащи канали, които обикновено се пробиват в прави линии, често имат затруднения с равномерното охлаждане на сложни геометрии. Това може да доведе до горещи зони, които удължават необходимото време за охлаждане и дори могат да причинят дефекти като деформации или термичен стрес.

По-напреднало решение е конформното охлаждане, при което се използват канали, следващи контурите на отливката. Този подход, който често става възможен чрез адитивно производство (AM), осигурява по-равномерно и ефективно отвеждане на топлина, особено в критични или труднодостъпни области. Примерно проучване от voestalpine показва мощното въздействие на тази технология. Чрез преустройване на охлаждащата система на разпределителя с конформни канали, те постигнаха намаление на цикъла с 4 секунди (от 73 на 69 секунди). Тази оптимизация не само увеличи производителността, но също така понижи нивото на брак и удължи живота на инструмента, като намали термичните напрежения върху формата.

Ролята на симулацията при превантивната оптимизация на цикъла

В съвременното производство превантивната оптимизация е значително по-ефективна от реактивното отстраняване на неизправности. Софтуерът за симулация на процеса на леене под налягане стана незаменим инструмент за постигането й, като позволява на инженерите да проектират, тестват и усъвършенстват процеса на леене под налягане във виртуална среда, преди да бъде излят метал. Този цифров подход помага да се идентифицират потенциални проблеми и да се оптимизират параметри за качество и скорост още от самото начало.

Симулационен софтуер, като MAGMASOFT®, може да моделира целия процес на леене под налягане, от течението на разтопения метал в матрицата до неговото затвърдяване. Той може да предвиди проблеми като турбулентност, задържане на въздух и образуване на горещи зони — всички те могат да доведат до дефекти и по-дълги цикли. Като визуализира тези явления, инженерите могат да преосмислят системите за наливане, да оптимизират охлаждащите канали и да коригират параметрите на процеса, за да създадат по-ефективен и стабилен процес, преди да бъде изрязана първата част от стоманата за формата.

Убедително изследване на случай от MagmaSoft включването на производителя PT Kayaba илюстрира огромната стойност на този подход. Като използва симулация за оптимизиране на системата за наливане на компонент за предната вилка, те постигнаха забележителни резултати. Новият дизайн намали турбулентността и отстрани горещо петно, което доведе до поредица от ползи: добивът от отливане се увеличи с 18,5%, общото тегло на изстрелването бе намалено, а цикълното време — съкратено с 10%. Освен спестяването на време, тези подобрения също така подобриха механичните свойства на детайла и доведоха до годишни икономии от около 40 000 щатски долара. Това показва, че симулацията не е просто инструмент за предотвратяване на дефекти, а мощен двигател за всеобхватна оптимизация на процеса.

Компромисът с качеството: балансиране на скоростта с предотвратяването на дефекти

Въпреки че постигането на по-кратко време на цикъл е основна цел, това никога не бива да става за сметка на качеството на детайлите или дълголетието на оборудването. Твърде агресивният подход към скоростта може да даде противоположен ефект, като доведе до увеличение на процентите на скрап и до скъпоструващи прекъсвания, които изтриват всички възможни ползи. Както предупреждават експерти от Shibaura machine усърдното изпълнение на всяка стъпка от процеса в крайна сметка е по-важно за икономия на време и разходи, отколкото просто опитите да се действа възможно най-бързо.

Всеки етап от цикъла на прецизното леене под налягане изисква минимална продължителност, за да се осигури качествен резултат. Например, недостатъчно време за охлаждане може да доведе до деформация или пукане на детайла при изваждането му. По същия начин, ако времето за упражняване на налягане е твърде кратко, отливката може да страда от вътрешна порьозност, докато метала се свива по време на затвърдяване. Прекомерно бързо задвижване на механичните елементи на машината, като механизмите за отваряне и затваряне на формата, може да повреди плъзгачите и пиновете, което води до скъпи ремонти и непланирано поддръжване.

Истинската цел не е абсолютно най-краткият цикъл, а най-стабилният, повтаряем и оптимизиран. Процесът, който води до висок процент дефекти, е неефективен, независимо от скоростта му, тъй като трябва да се вземат предвид разходите и времето за бракуване и преработка. Следователно при внедряване на промени за намаляване на цикъла е от съществено значение внимателно да се наблюдават метриките за контрол на качеството. Рязко увеличение на нормата за брак е ясен индикатор, че процесът е бил изведен извън стабилния си работен диапазон. Балансиран подход, който поставя приоритет на скоростта и качеството, винаги ще доведе до най-добри резултати на дълга срока.